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新型光纖同位素傳感器用于海洋氣體和石油檢測

MEMS ? 來源:MEMS ? 作者:MEMS ? 2020-09-01 14:29 ? 次閱讀

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,檢測海洋甲烷和碳?xì)浠衔锼绞切乱淮统杀竟饫w同位素探測器的目標(biāo),這也是英國南安普頓大學(xué)光電子研究中心的一個(gè)著名研究項(xiàng)目。

由英國南安普頓大學(xué)光電子研究中心RandIsmaeel博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)將用英國皇家工程院(RoyalAcademyofEngineering)提供的五年期研究獎(jiǎng)學(xué)金開發(fā)用于微型水下自動(dòng)機(jī)器人(AutonomousUnderwaterVehicles,以下簡稱:AUVs)的傳感器

甲烷是一種溫室效應(yīng)性能很強(qiáng)的氣體,以水合物的形式大量存在于海底的冰狀倉庫。光電子研究中心成員評(píng)論說:“海洋溫度升高會(huì)導(dǎo)致這些水合物分解并向大氣釋放出封存多年的甲烷,從而加劇溫室效應(yīng),導(dǎo)致全球變暖。”

評(píng)估甲烷的轉(zhuǎn)化程度

光電子研究中心、英國國家海洋學(xué)中心(NationalOceanographyCentre,NOC)、PlanetOcean和法國里昂大學(xué)(UniversitédeLyon)的聯(lián)合項(xiàng)目旨在提供一種高效且經(jīng)濟(jì)的技術(shù),以了解甲烷在不同深度和溫度下的轉(zhuǎn)化程度,以及在大氣中的排放模式。除了獲得甲烷分布圖外,該研究項(xiàng)目還將設(shè)計(jì)光學(xué)傳感器,為石油管道故障提供有效的早期預(yù)警系統(tǒng),減輕災(zāi)難和嚴(yán)重的環(huán)境影響。

Ismaeel博士評(píng)論說:“這項(xiàng)研究項(xiàng)目改變了笨重、可靠性低且昂貴的海洋碳?xì)浠衔餀z測技術(shù)現(xiàn)狀,帶來了適用于低成本海洋勘測的新一代海洋光子傳感器。通過引入該類智能工具,將有可能徹底改變石油和天然氣公司執(zhí)行管道檢查的方式,或許將出臺(tái)新的政策及法規(guī),強(qiáng)制石油和天然氣公司執(zhí)行相關(guān)檢查并提高檢查頻率?!?/p>

“這些新傳感器獲取有關(guān)海洋甲烷生命周期的重要原始數(shù)據(jù),將提供有關(guān)甲烷、甲烷水合物與全球變暖之間相互作用的新見解。至關(guān)重要的是,我們必須提供最新的科學(xué)進(jìn)展來幫助應(yīng)對(duì)此類全球性挑戰(zhàn)?!?/p>

改進(jìn)傳統(tǒng)方法

市售的甲烷和碳?xì)浠衔飩鞲衅骶趶乃刑崛〉臍怏w,響應(yīng)時(shí)間和選擇性都會(huì)受到影響。并且也不兼容集成到AUVs中,需要固定安裝在大型航行器或滑翔機(jī)上。

新型探測器將首次實(shí)現(xiàn)了無需轉(zhuǎn)換為氣態(tài),在近紅外光譜測量和區(qū)分溶解在海洋中的碳?xì)浠衔?。該探測器將被設(shè)計(jì)得緊湊、高效和低功耗,以匹配水下自動(dòng)機(jī)器人ecoSUB的鼻子,這是PlanetOcean的一部分。Ismaeel博士將與PlanetOcean的項(xiàng)目合作伙伴密切合作,將光纖傳感器無縫集成到水下航行器。

這種高效設(shè)計(jì)采用了Ismaeel博士在光電子研究中心博士及博士后期間研究的光循環(huán)技術(shù)。幾何體中的光將在光纖中來回循環(huán),并在與目標(biāo)分子吸收的波長相匹配的特定波長下發(fā)生共振。

為了進(jìn)一步提高對(duì)甲烷的甄別能力,光電子研究中心將與里昂大學(xué)及挪威北極圈大學(xué)(ArcticUniversityofNorway)合作開發(fā)選擇層。該項(xiàng)目將多參數(shù)V-lux熒光計(jì)集成到由項(xiàng)目合作伙伴ChelseaTechnologiesGroup開發(fā)并提供實(shí)物的水下自動(dòng)機(jī)器人ecoSUB中。

傳感器性能測試將在英國國家海洋學(xué)中心的世界級(jí)壓力和環(huán)境測試設(shè)施中進(jìn)行,承受水下6000米的壓力,溫度為2°C,光電子研究中心與BlueOceanMonitoring、石油和天然氣公司合作進(jìn)行管道檢查的現(xiàn)場測試。

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